कोळसा हे केवळ राईन प्रदेशात वीजनिर्मितीसाठी महत्त्वाचे इंधन नाही. रासायनिक उद्योग देखील आवश्यक संयुगे तयार करण्यासाठी कोळशाचा वापर करतात. पण एकदा कोळसा टप्याटप्याने संपला की, ही सामग्री इतर नूतनीकरणीय स्त्रोतांकडून येणे आवश्यक आहे. यापैकी एक कार्बन मोनोऑक्साइड आहे, ज्याला CO देखील म्हणतात, जे एसिटिक ऍसिड आणि विविध पॉलिमरच्या निर्मितीसाठी आवश्यक आहे.
कार्बन डायऑक्साइडचे कार्बन मोनोऑक्साइडमध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण
यासाठी, फोर्स्चुंगझेन्ट्रम ज्युलिच येथील संशोधक पर्यावरणास अनुकूल आणि अक्षय ऊर्जेवर आधारित तंत्रज्ञान विकसित करत आहेत. हरितगृह वायू CO2 हे इलेक्ट्रोकेमिकली कार्बन मोनोऑक्साइडमध्ये रूपांतरित होते, जे इंधन म्हणून वापरले जाते. आता एका मोठ्या अडथळ्यावर मात करून, संशोधकांनी मोठ्या प्रमाणात अनुप्रयोगांसाठी एक स्केलेबल सेल स्टॅक तयार केला आहे.
हा अभ्यास iNEW स्ट्रक्चरल ट्रान्सफॉर्मेशन प्रोजेक्टचा एक घटक आहे, ज्याचा उद्देश र्‍हाइन प्रदेशात रोजगार वाढ आणि नोकरी टिकवून ठेवण्यासाठी अक्षय-आधारित प्रक्रियांचा वापर करणे आहे.
“उद्योग सामान्यत: मोठ्या प्रमाणावर स्थानिक पातळीवर CO निर्मिती करतो. त्याची वाहतूक करणे कठीण आहे कारण तो विषारी आणि अत्यंत ज्वलनशील वायू आहे,” असे स्पष्टीकरण मॅक्सिमिलियन क्वेंटमेयर, ज्युलिच सेंटर फॉर एनर्जी अँड क्लायमेट रिसर्च (IEK-9) चे पदवीधर विद्यार्थी. सामान्यतः हा वायू अपुऱ्या ऑक्सिजन पुरवठ्यासह कोळसा जाळून तयार होतो.
परंतु कोळसा टप्याटप्याने संपुष्टात आल्याने, तो बदलण्यासाठी नवीन प्रक्रियांची आवश्यकता असेल. CO भविष्यात आवश्यक रसायन म्हणून आवश्यक राहील. इतर गोष्टींबरोबरच, पॉली कार्बोनेट्स आणि पॉलीयुरेथेनच्या निर्मितीसाठी आवश्यक आहे, ज्याचा वापर केला जातो, उदाहरणार्थ, इन्सुलेट पॅनेल आणि चष्मा लेन्स तयार करण्यासाठी.
मॅक्सिमिलियन क्वेंटमेयर, बॉस बर्नहार्ड श्मिडसह CO2तो 'टू-सीओ इलेक्ट्रोलिसिस' नावाच्या प्रक्रियेवर काम करत आहे. ही पद्धत गॅस डिफ्यूजन इलेक्ट्रोड म्हणून ओळखले जाणारे उपकरण वापरते, ज्याच्या पुढील बाजूस द्रव किंवा घन इलेक्ट्रोलाइटच्या पुढे छिद्रयुक्त इलेक्ट्रोड असतो आणि मागे CO2 दिले जाते. इलेक्ट्रोड दोन वातावरण आणि विद्युत प्रवाह जोडतो, परिणामी "हिरवा" कार्बन मोनोऑक्साइड, CO तयार होतो.
हवामानासाठी संभाव्य हानीकारक
या पद्धतीचा केवळ रासायनिक उद्योगालाच फायदा होत नाही, तर पर्यावरणाचे संरक्षण करण्यासही मदत होते. “CO2 इलेक्ट्रोलिसिस प्लांट्स नूतनीकरणीय ऊर्जेद्वारे समर्थित असल्यास हवामान-तटस्थ पद्धतीने कार्य करतील. कार्बन डाय ऑक्साईड थेट वातावरणातून, जसे की हवा कापणी किंवा बायोगॅस उत्पादनाद्वारे प्राप्त झाल्यास ते हवामान तटस्थ देखील असू शकते,” बर्नहार्ड श्मिड जोडते.
सर्वसाधारणपणे, पद्धत वायुमंडलीय CO2 सक्रियपणे त्याची एकाग्रता कमी करू शकते. बर्नहार्ड श्मिडच्या मते, भविष्यातील नूतनीकरण करण्यायोग्य प्लास्टिक हे सैद्धांतिकदृष्ट्या लाकडाप्रमाणे कार्बन सिंक म्हणून काम करेल.
Quentmeier आणि Schmid यांनी व्यापारीकरणाच्या मार्गावर एक महत्त्वाचा टप्पा गाठला आहे. असंख्य बदल करून आणि भाग बदलून, ते एकल सेलला बॅच-प्रकार इलेक्ट्रोलायझरमध्ये बदलण्यात सक्षम झाले आणि कार्यप्रदर्शन चाचण्यांच्या मालिकेत त्याची चाचणी केली. निष्कर्ष नुकतेच ACS सस्टेनेबल केमिकल इंजिनिअरिंगमध्ये प्रकाशित झाले आहेत.
पेशी एका ढिगाऱ्यात घट्ट बांधलेल्या असतात. एका मोठ्या सेलचे उत्पादन लहान पेशींच्या बॅचच्या उत्पादनापेक्षा अधिक महाग आहे. सेलमधून स्टॅक तयार करताना अनेक घटकांचा विचार करावा लागतो. उदाहरणार्थ, गॅस प्रतिक्रिया पेशींमध्ये अनेक चेंबर्स असतात जे सामान्यतः प्रयोगशाळेच्या वातावरणात समर्थित नसतात. स्टॅकच्या पेशींनी पारगम्य राहून कॉम्प्रेशनचा ताण सहन केला पाहिजे, ”मॅक्सिमिलियन क्वेंटमेयर स्पष्ट करतात.
ज्युलिच संशोधकांनी वास्तववादी प्रक्रिया परिस्थिती गृहीत धरून विद्युत प्रवाह संग्राहक आणि वायू प्रवाह क्षेत्राची रचना ऑप्टिमाइझ केली. पारंपारिक द्रव इलेक्ट्रोलाइटऐवजी आयनिकली प्रवाहकीय सिंथेटिक राळ बनलेल्या पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइटमधून जाणाऱ्या घन प्रवाहाद्वारे इलेक्ट्रोलाइट पोकळीला संरचनात्मक आधार दिला जातो.
झिल्ली आणि एनोडमधील इलेक्ट्रोलाइट चेंबर देखील संशोधकांनी अभिनव एनोड डिझाइनमुळे पूर्णपणे काढून टाकले. दोन पेशींना जोडणारी द्विध्रुवीय प्लेट स्टॅकचे कॅथोड आणि एनोड म्हणून काम करते, म्हणजेच जवळच्या पेशींचे सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड.
कार्यक्षमतेसाठी ऑप्टिमाइझ केलेले नसलेले मॉड्यूलर घटक वापरून स्टॅक सध्याच्या प्रायोगिक सेटअपमध्ये 30% कार्यक्षमता प्राप्त करतो. संस्थेचे अध्यक्ष प्रा. रुडिगर-ए. आयशेल म्हणतात: “अशा प्रकारच्या प्रक्रियेसाठी हा एक अतिशय आशादायक परिणाम आहे जो आधीपासून 100 डिग्री सेल्सिअसच्या खाली कार्य करतो.
“उच्च-तापमानाच्या सह-विद्युतविघटनाच्या तुलनेत वनस्पतीचे आर्किटेक्चर अगदी सोपे आहे आणि सिंगासऐवजी शुद्ध CO तयार करते, ज्यामुळे अनेक अनुप्रयोगांसाठी प्रक्रिया करणे सोपे होते. परिणामी, राईन प्रदेशातील औद्योगिक उपक्रम प्लॅटफॉर्म रासायनिक CO चे विकेंद्रीकरण करून वाहतूक खर्चात बचत करू शकतात. आयशेल यांच्या मते. सेल स्टॅकमध्ये आता पुढील संशोधन आणि कार्यक्षमतेत सुधारणा केल्या जातील जिथे ते मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनासाठी पूर्णपणे तयार आहे.
स्रोत: techxplore.com/news – Forschungszentrum Juelich
Günceleme: 18/03/2023 22:54